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常微分方程课程实验报告
实验名称 Matlab在常微分方程中的应用
班级
信息1101
学号
201110010122
姓名
杨晓冰
实验地点
数学实验中心
实验时间
2013.6.7下午
任课教师
孔令才
评分
实验目的
掌握用Matlab求常微分方程(组)解析解的方法;
了解用Matlab求常微分方程(组)数值解的常用方法;
掌握Matlab作图方法;
培养编程与上机调试能力。
二、用到的命令或函数
1. 常用作图函数
1.1 二维图形的绘制
plot, ezplot,
1.2 三维图形的绘制
plot3, ezplot3,mesh, meshgrid, surf;
2. 求常微分方程(组)的解析解函数
dsolve,
3. 求常微分方程(组)的数值解函数
ode23, ode45,
4. 化简
simplify
三、实验内容
1. 求下列方程(组)的通解,并作出解的图形:
(1) ;
(2) ;
(3)
2. 求下列方程(组)的特解,并作出解的图形:
(1) ;
(2) ;
(3)
3. 求初值问题
的数值解,求解范围为[0,1],并做出图形。
4. 求初值问题
的特解(精确解和近似解),求解范围为[0,1],比较两种解的误差并作图观察。
5. 求微分方程组
满足初始条件的特解(精确解),并画出解函数图形;
再分别用ode23,ode45求此问题的数值解(近似解),求解区间为[0,2], 画图比较两种解的误差。
实验步骤
第1题(1):
【1】编写脚本M文件——chang1.m
syms x y
y=dsolve(Dy=y/x*(1+log(y)-log(x)),x)
【2】在command窗口运行chang1.m,得到的结果:
chang1
y =
x/exp(C1*x)
【3】作图:
for C=0:0.01:1%当C1取大于0时
hold on;
x1=0:0.1:10;
y1=x1./exp(C.*x1);
subplot(1,2,1),plot(x1,y1),legend(C10)
end
for c=-1:0.01:1 %当C1取小于0时
hold on;
x2=0:0.1:10;
y2=x2./exp(c.*x2);
subplot(1,2,2),plot(x2,y2),legend(C10)
end
【4】图像为:
第1题(2):
【1】编写脚本M文件——chang2.m
syms x y
y=dsolve(D2y-2*Dy+5*y-exp(x)*sin(2*x),x)
【2】在command窗口运行chang2.m,得到的结果:
chang2
y =
-1/8*exp(x)*(-8*sin(2*x)*C2-8*cos(2*x)*C1-sin(2*x)+2*cos(2*x)*x)
【3】作图:
for c=0:1:10%C1和C2都大于 0
for c1=0:1:10
hold on;
x1=40:0.1:50;%x取值40~50
y1= -1/8.*exp(x1).*(-8.*sin(2.*x1)*c1-8.*cos(2.*x1)*c-sin(2.*x1)+2.*cos(2.*x1).*x1);
subplot(2,2,1), plot(x1,y1),legend(C10,C20)
end
end
for c2=0:1:10%C1大于0,C2小于0
for c3=-10:1:0
hold on;
x2=40:0.1:50;%x取值40~50
y2= -1/8.*exp(x2).*(-8.*sin(2.*x2)*c3-8.*cos(2.*x2)*c2-sin(2.*x2)+2.*cos(2.*x2).*x2);
subplot(2,2,2), plot(x2,y2),legend(C10,C20)
end
end
for c4=-10:1:0%C1小于0,C2大于0
for c5=0:1:10
hold on;
x3=40:0.1:50;%x取值 40~50
y3= -1/8.*exp(x3).*(-8.*sin(2.*x3)*c5-8.*cos(2.*x3)*c4-sin(2.*x3)+2.*cos(2.*x3).*x3);
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